Luận Văn Tính toán thiết kế hệ thống sấy cá bằng năng lượng mặt trời năng suất 400kg nguyên liệu/mẻ

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài:


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC HÌNH . iii
LỜI CẢM ƠN vi
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI . 2
1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá . 2
1.1.1. Cá cơm săn (Stolephorus tri): . 2
1.1.2. Cá cơm thường (Stolephorus commersonii) . 3
1.1.3. Cá cơm trổng . 5
1.1.4. Sơ chế nguyên liệu trước khi sấy 7
1.2. Phương pháp sấy bằng năng lượng mặt trời 7
1.2.1.Khái niệm quá trình sấy . 7
1.2.2. Đặc điểm quá trình sấy. 8
1.2.3. Sự khuếch tán của nước trong nguyên liệu. 9
1.2.4. Sấy năng lượng mặt trời 11
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY 16
2.1. Nhiệm vụ và phương án thiết kế . 16
2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế . 16
2.1.2. Chọn phương án thiết kế 16
2.2. Chọn tác nhân sấy, sơ đồ hệ thống sấy .16
2.3. Tính toán nhiệt cho hệ thống sấy và chọn thiếtbị 17
2.3.1. Tính toán nhiệt cho hệ thống sấy . 17
2.3.1.1. Chọn chế độ sấy 17
2.3.1.2. Tính toán khối lượng vật liệu vào và ra khỏi thiết bị sấy 17
2.3.1.3. Tính lượng ẩm cần bốc hơi 17
2.3.1.4. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 18
ii
2.3.1.5. Xác định kích thước cơ bản của hệ thống sấy . 22
3.3.1.6. Tính toán tổn thất nhiệt . 24
2.3.1.7. Quá trình sấy thực . 26
2.4. Tính toán collector 28
2.4.1. Kết cấu bộ thu phẳng nung nóng không khí . 28
2.4.1. Xác định cường độ bức xạ mặt trời lên 1m
2
bề mặt thiết bị 29
2.4.2. Xác định hệ số truyền nhiệt hiệu dụng giữa tấm hấp thụ và dòng khí . 31
2.4.3. Xác định hệ số tổn thất nhiệt của collector 33
2.4.4. Các thông số của collector năng lượng mặt trời. 35
2.5. Tính toán chọn quạt: . 36
2.6. Các giải pháp bổ trợ 39
CHƯƠNG IIITRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG . 47
3.1. Tự động hóa 47
3.1.1. Trang bị điện động lực . 47
3.1.2. Mạch điện điều khiển hệ thống 47
3.1.3. Nguyên lý hoạt động 48
3.2. Vận hành hệ thống. . 49
CHƯƠNG IV: SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG SO VỚI PHƯƠNG
PHÁP SẤY TRUYỀN THỐNG (PHƠI NẮNG) 50
4.1. Chủ quan đánh giá các phương pháp sấy . 50
4.1.1. Về mặt cảm quan. . 50
4.1.2. Mặt bằng sản xuất . 50
4.1.3. Nhân công lao động 50
4.1.4. Về mặt chất lượng 50
4.1.5. Thời gian sấy 51
4.1.6. Nhược điểm của hệ thống sấy so với sấy truyền thống 51
4.2. So sánh sơ bộ giá thành sản xuất 51
KẾT LUẬN . 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 54
iii
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Sơ đồ thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời trực tiếp. 13
Hình 1.2: Thiết bị sấy dùng năng lượng mặt trời gián tiếp. 14
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống sấy 16
Hình 2.2: Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị I -d . 18
Hình 2.3: Sơ đồ mặt bằng hệ thống sây 23
Hình 2.4: Cấu tạo bộ nung không khí có kênh dẫn: 28
Hình 2.5: Mặt cắt collector nung nóng không khí 31
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy điện trở 39
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy kết hợp 40
Hình 2.8: Sơ đồ chu trình quá lạnh và quá nhiệt . 41
Hình 2.9 : Quá trình trao đổi nhiệt ở dàn ngưng 43
Hình 2.10 : Kích thước dàn ngưng 44
Hình 2.11: Quá trình trao đổi nhiệt ở dàn bay hơi 45
Hình 2.12 : Kích thước dàn lạnh . 46
Hình 3.1: Mạch điện động lực . 47
Hình 3.2: Trang bị điện điều khiển hệ thống 47
iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số quá trình sấy lý thuyết 21
Bảng 2.2: Thông số quá trình sấy thực . 27
Bảng 2.3: Bảng thông số các điểm nút của chu trình 41
Bảng 2.4 : Các thông số của máy nén . 42
Bảng 4.1: Điện năng tiêu thụ của hệ thống sấy bơm nhiệt . 52
Bảng 4.2: So sánh chi phí các hệ thống sấy 52


LỜI NÓI ĐẦU
Biến đổi khí hậu đang diễn biến rất phức tạp, nhiệtđộ trái đất sắp chạm
đến ngưỡng có thể xảy ra những biến đổi to lớn và không thể đảo ngược khiếm
việc sử dụng năng lượng tái tạo ngày càng trở nên bức thiết.Với sự phát triển
vượt bậc của khoa học kĩ thuật hiện đại, con người đã có thể khai thác nguồn
năng lượng sach như gió, mặt trời, địa nhiệt, thủy triều và sinh khối.
Trong những năm gần đây năng lượng mặt trời dần khẳng định là một
nguồn năng lượng tái tạo lý tưởng, sạch, vô tận và hoàn toàn miễn phí.Việt Nam
với lợi thế là một trong những nước nằm trong dải phân bố ánh mặt trời nhiều
nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới nên nước ta có thể khai
thác nguồn năng lượng này để dần thay thế các nguồnnăng lượng truyền thống
khác. Với bờ biển dài hơn 3000 km Việt Nam có tiềm năng lớn về thủy sản,
trong đó mặt hàng khô cũng chiếm tỉ trọng tương đốilớn. Yêu cầu đặt ra ở đây là
thiết kế hệ thống sấy, sử dụng năng lượng mặt trời với mục đích tiết kiệm nhiên
liệu mà vẫn đảm bảo chất lượng các sản phẩm.
Sau thời gian học tập tại trường, đến nay kết thúc khóa học. Em được
khoa Cơ khí – Trường Đại học Nha Trang phân công đềtài tính toán thiết kế hệ
thống sấy cá bằng năng lượng mặt trời năng suất 400kg/mẻ dưới sự hướng dẫn
của Thầy giáo TS. Trần Đại Tiến.
Nội dung đề tài gồm:
Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu cá, phương pháp sấy bằngnăng
lượng mặt trời
Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống sấy
Chương 3: Trang bị tự động hóa và vận hành hệ thống sấy
Chương 4: So sánh hiệu quả của hệ thống với phương pháp sấy truyền thống
Do lần đầu thiết kế một hệ thống sấy năng lượng mặttrời, kiến thức thực tế còn ít
nên trong quá trình thiết kế còn nhiều thiếu sót. Kính mong được sự đóng góp ý
kiến của các Thầy Cô.
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1. Tổng quan về nguyên liệu cá
Cá cơm (Stolephorus) thuộc họ cá Trổng (engraulidae) là họ cá đứng đầu về
sản lượng trong ngành khai thác hiện nay trên thế giới và là đối tượng đánh bắt
quan trọng trong nghề cá nổi ven biển phân bố rộng từ Bắc đến Nam ở nước
ta.Theo ước tính của Viện nghiên cứu biển Nha Trangtrữ lượng cá cơm của nước ta
vào khoảng 50ư60 vạn tấn.
Cá cơm thường sống thành từng đàn chủ yếu tập trungở các vùng ven
biển(độ sâu dưới 100m) của biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, có một số loài phân bố
rộng vào các cửa sông.Các nơi có sản lượng cá cơm cao là: Quảng Ninh, Cửa Lò,
Bình Định, Quảng Nam, Đà Nẵng, Nha Trang, Phan Rang, Phan Thiết. Các loài
chiếm ưu thế trong khai thác là: cá cơm than-stolephorus heterolobus Ruppel ở Phú
Quốc, cá cơm trổng( hay cá cơm Ấn Độ)-stolephorus indicusBleeker ở Bình
Định, cá cơm đỏ-Stolephorus zollingeri Bleeker và cá cơm săn-Stlephorus tri
bleeker ở Nha Trang. Ở Việt Nam giống cá cơm có khoảng 140 loài, các loài
thường gặp :
1.1.1. Cá cơm săn (Stolephorus tri):
- Bộ
Cá Trích (tên Việt Nam)
Clupeiformes (tên khoa học)
- Họ
Cá Trổng (tên Việt Nam)
Engraulidae (tên khoa học)
- Loài
Cá cơm săn(tên Việt Nam)
Stolephorus tri(tên khoa học)
Spined anchovy (tên tiếng anh)
- Môi trường sống
Ở các vùng ven biển và các cửa sông.
3
- Đặc điểm sinh học
Cá cơm thường thường kết thành đàn lớn, ở trên các tầng giữa và trên bề
mặt, thích ánh sáng đèn. Thức ăn chủ yếu là tảo silic và chân mái chèo
Copepoda. Hằng năm cá thường đẻ vào tháng 2 đến tháng 6 ở gần ven biển và
cửa sông.
- Đặc điểm hình thái
Cá cơm thường có thân hình dài thon, hơi dẹp bên, màu trắng đục,dọc hai
bên đều có dọc trắng bạc. Chúng có xương hàm trên dài, mút sau vượt quá rìa
sau của xương nắp mang trước, ở phía sau đỉnh trán rộng, rìa bên cong lồi ra,
giữa mút cuối xương hàm trên và rìa sau của xương nắp mang trước phẳng hơn,
bên ngoài lồi lên. Đầu tương đối to, trên đầu có hai chấm màu xanh lục, mõm
nhọn, mắt to, không có màng mắt, miệng rộng hơi xiên răng rất nhỏ. Có một vây
lưng tương đối to,vây ngực to vừa ở thấp, vây bụng nhỏ, vây hậu môn tách biệt
với vây đuôi rộng dạng đuôi én, khởi điểm ở ó, xăm, mành
Người ta thường khai thác cá có kích thước từ 40-70mm
Đặc điểm kinh tế
Cá cơm săn có giá trị kinh tế tương đối lớn .
Sản lượng khai thác hàng năm có thể lên đến hàng ngàn tấn, mỗi mẻ có
thể đạt khoảng 2-2,5 ngàn tấn.
Giá trị sử dụng có thể dùng làm nước mắm, phơi khô,ăn tươi, muối chua
và làm bột cá dành cho gia súc
1.1.2. Cá cơm thường (Stolephorus commersonii)
- Bộ
Cá trích (tên Việt Nam)
Cluperformes (tên khoa học)
- Họ
Cá trổng (tên Việt Nam)
Engraulidae (tên khoa học)
- Giống
Cá cơm (tên Việt Nam)
4
Stolephorus (tên khoa học)
- Loài
Cá cơm thường (tên Việt Nam)
Stolephorus commersonii (tên khoa học) Commerson’s anchovy (tên tiếng anh)
- Môi trường sống
Cũng giống như cá cơm săn cá cơm thường là loài sống ở ven biển và cửa
sông,vụng,vịnh nước lợ.
Đặc điểm sinh học
Cá cơm thường thường kết thành đàn lớn, ở trên các tầng giữa và trên bề
mặt, thích ánh sáng đèn. Thức ăn chủ yếu àtảo silic và chân mái chèo
Copepoda. Hằng năm cá thường đẻ vào tháng 2 đến tháng 6 ở gần ven biển và
cửa sông.
Đặc điểm hình thái
Cá cơm thường có thân hình dài thon, hơi dẹp bên, màu trắng đục,dọc hai
bên đều có dọc trắng bạc. Chúng có xương hàm trên dài, mút sau vượt quá rìa
sau của xương nắp mang trước, ở phía sau đỉnh trán rộng, rìa bên cong lồi ra,
giữa mút cuối xương hàm trên và rìa sau của xương nắp mang trước phẳng hơn,
bên ngoài lồi lên. Đầu tương đối to, trên đầu có hai chấm màu xanh lục, mõm
nhọn, mắt to, không có màng mắt, miệng rộng hơi xiên răng rất nhỏ. Có một vây
lưng tương đối to,vây ngực to vừa ở thấp, vây bụng nhỏ, vây hậu môn tách biệt
với vây đuôi rộng dạng đuôi én, khởi điểm ở dưới gốc vây lưng. Các tia phần
trên vây ngực không kéo dài thành sợi, cơ trên phần má kéo dài về phía trước
che lấp xương gốc nắp mang. Ở gốc vây lưng và vây hậu môn đều có một số
chấm nhỏ.
Cá cơm thường có chiều dài thân gấp 4,4-5,2 lần chiều cao thân, gấp 4,2-4,5 lần chiều dài đầu, chiều dài đầu gấp 4-6 lần chiều dài mõm. Kích thước thông
thường của cá cơm thường là 50-70 mm, lớn nhất là 100 mm.
Đặc điểm phân bố
Trên Thế Giới cá cơm thường chủ yếu ở các ước nhiệt đới như:
Indonesia,Malaysia, Thái Lan, Philippin, Trung Quốc, Nam Triều Tiên, Ấn Độ,


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NCBKH&KT, 2006
2. Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXBGD, 2002
3. Lê Chí Hiệp, Máy lạnh hấp thụ trong kĩ thuật điều hòa không khí, NXB
ĐHQG TP.HCM, 2004
4. Nguyễn Công Vân, Năng lượng mặt trời quá trình nhiệt và ứng dụng,
NXBKHKT, 2006
5. Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí,
NXBKHKT, 2007
6. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kĩ thuật lạnh cơ sở, NXBGD, 2005
7. Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXBKHKT, 2005
8. Trần Đại Tiến, Bài giảng tự động hóa máy lạnh
9. Nguyễn Văn May, Kỹ thuật sấy nông sản, NXB KH &KT,2006
10. Phần mềm chọn quạt Fantech
11. Phần mềm Guentner, Bitzer
12. http://***********/
13. http://bientan.wordpress.com/